我国香蕉茎叶残体利用现状与展望①

张学娟++王冲

摘 要 阐述我国香蕉茎叶残体资源概况，介绍香蕉茎叶残体的利用价值、还田方式以及综合利用现状，并分析其存在问题，对前景进行展望，为香蕉茎叶残体的资源化利用提供借鉴。

关键词 香蕉 ；茎叶残体 ；利用现状 ；展望

分类号 S668.1

香蕉是多年生大型草本单子叶植物，原产于南亚与东南亚的热带果树[1]，被联合国粮农组织列为仅次于水稻、小麦和玉米的世界第四大粮食作物[2]。香蕉是世界上鲜果类销量最大的水果[3]，据FAO统计，近年来全球每年的产量超过 8 000万 t，而我国是香蕉起源地之一，有3 000多年的香蕉栽培历史[4]，自2011年起跃居世界第二大香蕉生产国[5]，2013年产量已达1 200多万 t。目前我国及全世界在大量生产香蕉的同时，也产生了数量庞大的香蕉茎叶残体，对于这些残体，如果不加以合理利用而随意丢弃，不仅会造成生态环境的污染，更是对资源的一种浪费。

1 我国香蕉茎叶残体利用的必要性和紧迫性

和其他作物秸秆相比，香蕉茎叶等残体具有体积大、含水量高、不易干燥、不能燃烧等特点[6]，其无氮浸出物含量丰富，粗纤维含量低，营养价值和能量都很高[7]。韦传宝等[8]通过对香牙蕉假茎纤维的分析发现，纤维素是构成香蕉假茎纤维的主要成分，占总量的55.591%，果胶含量6.975%，木质素含量8.742%，半纤维素含量17.378%。陈蓉等[9]对香牙蕉、粉蕉及大蕉的假茎进行营养成分分析，结果表明，构成香蕉假茎干物质的最主要成分是碳水化合物，约占4.50%～7.61%，而且K、Ca、Mg、P和S等无机元素含量丰富，具有较高的开发价值。蓝启星[10]通过对比甘蔗渣、麦草等，发现香蕉茎秆纤维素含量高，纤维细长，其木素含量比甘蔗渣、麦草等原料都低，是良好的造纸纤维原料。刘建勇等[11]通过对香蕉茎叶的青贮试验，发现新鲜的香蕉茎叶单宁含量较高，但经过青贮后显著下降，适口性好，牛只增重明显，而且青贮过程中产生的亚硝酸盐含量低于食品中国家标准，大量饲用是安全的。研究还发现，将香蕉茎叶堆肥还田可增加土壤微生物种群数量[12]，提高土壤酶活性[13]，增加土壤中的各种养分，减少肥料投入[14]，并对农药有明显的降解作用[15]。综上所述，香蕉茎叶残体在工业、畜牧业及农业等各个方面都有很大的利用价值[7]。

试验测得数据表明，在香蕉进入果实成熟期后其叶片、假茎、果轴等各种器官的干物质累积量达到4 461 g/株 ，这些干物质在香蕉树衰老枯萎后随着残体的凋落就会有一部分进入土壤进而提高土壤肥力。由香蕉各器官中的氮磷钾养分含量（表1）可以看出，这些器官中含有丰富的氮磷钾资源，尤其是氮和钾的含量突出。以叶片为例，以1 875株/hm2的种植密度换算，那么1公顷香蕉园里的叶片氮磷钾养分含量就达到91.4、14.2和127.1 kg。以2013年统计显示，以我国43万hm2的香蕉收获面积换算，那么我国香蕉叶片内的氮磷钾养分含量就有3.9×104、6.1×103和5.5×104 t，可以看出我国香蕉茎叶等残体蕴含巨大的养分资源。

我国香蕉种植主要分布在广东、广西、海南、云南、福建等华南5省[16]。据FAO数据显示，2013年我国香蕉产量已达1 200多万t，若以香蕉茎叶残体/香蕉产量的重量比为2.4计[17]，则我国年产香蕉茎叶残体总量达2 900多万t。根据各香蕉主产区2013年产量数据估算得到的香蕉茎叶残体在我国五大香蕉主产区的分布比例情况（图1）可以看出，目前香蕉茎叶残体在广东的分布量最大，约1 009万t，而福建的分布量最少，约220万t。

综上可以看出，我国香蕉茎叶残体数量庞大，资源丰富，而由于香蕉茎叶残体体积大、不易搬动，含水量高、不易燃烧等特点，目前香蕉果实采收后这些残体一般就被随意堆置在田间地头，或者就近堆弃在路边任其自然腐烂，这种处理方式不仅是对资源的一种浪费，更会对生态环境造成污染，堵塞交通、水渠，也会传播一些病菌、滋生虫害，对作物生产造成严重影响[18-19]。如果能将这些香蕉残体加以合理利用，将其粉碎还田或加工成有机肥后还田，不仅能解决香蕉茎叶堆弃产生的各种问题，还可减少很大一部分田间肥料投入量，降低农业成本，同时也可减轻过量施肥带来的土壤问题，所以我国香蕉茎叶残体问题亟待解决。

2 香蕉茎叶残体还田利用方式现状

2.1 直接还田

秸秆还田可以提高土壤肥力，改善土壤结构，增加作物产量。香蕉茎叶直接还田包括耕翻埋入土壤还田和直接覆盖在地表还田，这种处理方式相对简单粗放，但是直接还田的香蕉茎叶等残体在田间的降解速度相对迟缓[16]，养分释放缓慢，存在降解不充分等问题，而且覆盖还田还会占据一定的土地面积，并带来一系列的耕作问题。因此结合实际情况，生产上最好将香蕉茎叶残体进行相关加工处理后再进行还田，以提高茎叶残体资源的利用率。

2.2 机械粉碎后还田

香蕉茎叶通过机械粉碎后进行还田，不仅提高生产效率、降低劳动强度[20]、减少很多生产中的问题，还能增加茎叶残体的降解速度、加快养分释放。目前，已有大量相关研究及成果的报道，如李毅等[21]采用圆盘切割刀和粉碎刀相组合切割、切碎原理，设计了切碎组合式香蕉秸秆还田机，能够有效地将香蕉茎叶等残体进行切碎还田，其工作效率高，稳定性好，提高了香蕉茎叶机械化处理水平。朱德荣等[22]研发的香蕉秸秆机械还田技术，既能处理茎秆和蕉叶，又能彻底清除地下的球茎根系，一次性就能完成香蕉全株的折断、喂入、粉碎、除根、除草、翻压、覆盖、碎土、压实等多道作业工序，是一款多能型产品。卫彩绒等[23]通过对香蕉茎杆/根茬还田机分析研究，确定了合理的刀具结构形式和安装位置，采用在刀具刃口部高频感应堆焊的方法，提高了香蕉茎杆还田机的工作效率。韦承坤[24]、郑侃等[19]对香蕉茎秆机械化技术及利用进行综述分析，对我国香蕉茎秆机械化处理利用过程中存在的缺陷和不足等问题，提出了相应的对策和建议。

2.3 堆肥处理后还田

香蕉茎叶等残体含水量大，不含难降解的有机成分，水溶性碳水化合物含量高，C/N比适宜，是一种很好的好氧堆肥原料[16]。张聿柏[25]和匡石滋等[26]以香蕉茎秆和鸡粪为原料进行堆肥试验，将香蕉茎秆粉碎后加入鸡粪调节C/N，加入发酵菌剂后堆制成1.5～2 m3的长条形发酵腐熟，之后进行定期翻堆，从而使废弃物变废为宝，并研究出C/N比、阳离子交换量（CEC）、CEC/TOC等指标可作为评价香蕉茎秆和鸡粪堆肥化处理腐熟度指标。研究发现，施用香蕉菠萝茎叶堆肥能够提高芥菜叶片的叶绿素含量，提高芥菜产量和品质，同时能够增加土壤有机质含量 54.19%，速效磷和速效钾分别提高 24.9%和13.8%，明显提高了土壤肥力水平[27]。文少白等[28]通过在室内模拟大田环境中香蕉茎叶堆肥还田，发现土壤中施用香蕉茎叶腐熟肥料能提高土壤的pH值，在 0～240 mg/kg施用量下，土壤 pH 值随施用量的增加而升高，而且土壤速效钾的含量也随着堆肥样品施用量的增加而增大。邓小垦等[29]通过调整猪粪、香蕉茎秆和桉树皮的不同配比，将这些堆肥材料混匀后堆制成圆锥状，并维持堆制过程中质量含水量为60%，5 d翻堆1次，堆制30 d，后熟7 d后采样测定堆肥温度、pH 值、微生物数量以及种子发芽率等堆肥发酵指标，确定了适宜堆肥的香蕉茎秆、桉树皮和猪粪配比和C/N比值。匡石滋[30]和韩丽娜等[31]通过试验分别接种复合菌剂和腐秆剂对香蕉茎秆堆肥过程进行研究，发现接种复合菌剂和腐秆剂均会促进茎秆残体中有机物的降解，增加氮磷钾的养分含量，加快堆肥腐熟，缩短堆肥进程。

3 香蕉茎叶残体的综合利用现状

我国香蕉茎叶残体资源丰富，除了还田用作肥料以外，还有多种利用途径。目前已有大量对香蕉茎叶残体在饲料化利用、培养食用菌、能源利用生产沼气等、提取纤维造纸及织布造衣、提取茎叶中具洗涤活性和抗氧化活性的有效成分[18，32-36]等方面探索的研究，并取得了一定的研究成果。

3.1 饲料化利用

香蕉茎叶可以作为制作饲料的原料，但因其含有大量单宁而影响适口性和消化率等，因而限制了香蕉茎叶的饲料化利用[37]。目前有大量试验探索将乳酸菌制剂、尿素、石灰、糖蜜、米糠及玉米面等作为香蕉茎叶青贮饲料添加剂，并考察其对香蕉茎叶青贮饲料品质的影响，结果表明，这些处理能不同程度改善香蕉茎叶青贮饲料的品质，提高适口性，降低单宁含量，增加粗蛋白含量，显著提高消化率和营养价值，饲喂出的牛肉品质良好，营养丰富[38-41]。

3.2 培养食用菌

叶涌清[42]经过2年的试验探索，摸索出一套利用香蕉茎叶栽培食用菌的技术，试验对比数据显示，利用香蕉茎叶栽培食用菌比木屑为主要原料的成本低，且产量高。李青松等[43]用香蕉茎叶作为主要原料对草菇进行栽培，发现其菌丝生长良好，生长快，生物学效率高于稻草，仅次于棉籽壳，说明香蕉茎叶可以作为栽培草菇的主要原料之一。研究发现，以香蕉茎叶代替部分棉籽壳进行猴头菇、平菇及秀珍菇的栽培是可行的，其适宜的搭配比例会促进菌丝的生长，提高菇产量[44-45]。

3.3 发酵产沼气

裴培等[46]采用机械磨浆方法处理香蕉茎秆，获得4种纤维长度不同的样品，并对其沼气发酵能力进行考察研究，结果表明，物理预处理强度的增强可以提高沼气发酵的日产气量及累积产气量，与小麦、玉米等秸秆相比，香蕉茎秆干物质中有机质含量最高，在沼气发酵方面具有一定优势。考虑到发酵效率、纤维离解程度、能耗和操作步骤等因素的影响，可以将纤维长度2.7 cm的盘磨方式作为后续研究的物理处理方式。田梦等[47]通过对不同质量分数的牛粪或猪粪与香蕉秸秆的联合厌氧发酵产气性能的比较研究发现，与香蕉秸秆单独厌氧消化相比较，质量分数合适的猪粪或牛粪均可改善底物厌氧消化产气性能，促进日产气量、沼气及甲烷累积产量的提高，还可显著增强香蕉秸秆中的纤维素和半纤维素的降解，这为利用香蕉茎秆发酵产沼气提供了重要参考。

3.4 提取纤维

盛占武等[34]通过多年探索从香蕉茎秆中提取香蕉纤维，采用生物脱胶技术和蒸汽爆破脱胶技术相结合，最终获得高品质的香蕉纤维，制得了“香蕉布”。季荣[48]通过对天然香蕉纯纺纱及其与棉混纺纱的编织性能进行分析，并开发了香蕉纤维纯纺汗布和香蕉/棉混纺汗布，发现香蕉/棉混纺纱有较好的编织性能，所编布料保暖性、透气性较好，好于棉织物，且顶破强力较高，但耐磨性差，手感硬挺，尺寸稳定，悬垂性能、抗皱性能较差。

4 香蕉茎叶残体利用存在问题

虽然我国香蕉茎叶残体资源丰富，但目前对其利用并不充分，在实际生产中还存在诸多因素限制了其利用价值的发挥。

4.1 回收困难

由于香蕉茎叶等残体体积大、含水量高达90%以上，因此从田间收集搬运将耗费很大的人力财力、同时需要占用很大的贮存空间，也不便于运输，而对香蕉茎叶残体进行后期加工利用就面临收集、运输及贮存问题，但目前还没有切实有效的收集、运输及贮存香蕉茎叶等残体的技术和设备，因此综合利用香蕉茎叶残体资源的第一步就面临巨大难题，也导致大量的残体被直接弃置于田间地头。

因此，开发一套香蕉茎叶残体的收集、运输及贮存的技术和设备是亟需的，对残体资源的后期加工利用最好采取就近原则，在原料产地附近开设工厂，减少运输和贮存的难度，降低开发成本。

4.2 残体粉碎技术未得到普及

虽然目前针对香蕉茎秆等残体的粉碎已经开展了大量的研究，并研发出相关机械，但是这些粉碎机在实际生产中并未得到大规模普及应用，如何使技术走出实验室走进田间地头成了关键问题。

在技术推广问题上相关部门应加强宣传，政府应给予一定的支持和补贴，可以先在主要产区开展示范推广试验，之后以点带面逐步扩大推广使用范围。

4.3 基础研究尚不成熟

目前对于香蕉茎叶等残体的基础研究还很欠缺，对于茎叶残体中纤维的提取技术、单宁的去除技术等都尚未有完全成熟适宜普遍推广的研究，而这些问题也成为限制残体资源纤维化、饲料化利用的主要因素。对于香蕉残体腐解过程中的各种成分及理化性质变化的研究也存在欠缺，而这些研究都能为残体资源的肥料化、能源化等方面的综合利用提供基础数据。

因此政府、农业部门及相关科研单位应加大对这方面的科研投入和技术支持，设立专项资金和技术团队，集中力量研发各项技术，攻克难题。

4.4 政府重视程度不够

加强香蕉茎叶残体的综合开发利用可以减少资源浪费和环境污染，具有很大的社会效益，但是由于回收加工残体资源所带来的经济效益并不显著，因此综合利用一直未能广泛开展，而政府在这方面应该加强引导宣传，制定相关政策扶持香蕉茎叶残体资源的开发利用，正如在我国北方地区，由于政府的强制性措施禁止秸秆焚烧，使近几年秸秆焚烧现象明显减少，促使相关的秸秆综合利用技术也得到大量的研究开发，小麦、玉米等作物秸秆也得到了很好的资源化利用。

5 展望

我国作为世界第二大香蕉生产国，在大量生产香蕉的同时也产生了数量庞大的香蕉茎叶残体，如此大宗的香蕉茎叶残体如果不加以合理地处理利用，将会对生态环境及农业生产带来严重问题，也造成了资源的巨大浪费。目前，对香蕉茎叶残体的综合利用开发技术已进行了大量探索，但是如何让这些技术走出实验室，进入市场和社会推广使用，仍然是一个重要问题，需要政府、技术人员及社会各界多方面的共同努力。随着全球资源紧缺和科技不断创新，在越来越重视生态环境、资源高效利用的未来，香蕉茎叶等残体将会有广阔的市场前景和巨大的经济、社会效益。

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